Natürliche Mängel


Set in rural Mississippi during the Civil Rights era. Hey, it's the s. Kollektorenanlage zur Beckenwassererwärmung von Schwimmbädern Die Anzahl der eingesetzten Kollektoren hängt von den Anforderungen bzw.

Literature. TV. Journalism.


Der Speicher kann durch den oberen Wärmetauscher die Wärmeenergie an den Verbraucher wieder abgeben. Generell muss der Wärmespeicher gut gedämmt sein, um Wärmeverluste zu minimieren. Wärmespeicher mit Wärmetauscher Der Speicher selber war von zwei automatischen Ventilen am Vor- und Rücklauf der Kollektoranlage absperrbar.

Der Grund hierfür ergab sich während den Untersuchungen, bei denen während dem Anlagenstillstand immer wieder Temperaturabfälle im Speicher registriert wurden. Da die drei Durchflussmesser keine Wasserbewegung meldeten, wurde zuerst von einem Defekt der Anlage oder des Messsystems ausgegangen.

Untersuchungen zeigten jedoch, dass schwache Schwerkraftströmungen in den Leitungen dafür verantwortlich waren. Diese Strömungen waren so gering, dass sie von den Durchflusssensoren nicht registriert werden konnten, aber trotzdem zu einer erheblichen Abkühlung des Speichers im Laufe einer Nacht führten. Dies geben die Graphiken in der Abbildung 19 wieder.

Thermische Verluste im Speicher ohne oberes Diagramm und mit unteres Diagramm Automatikventil Das obere Diagramm in Abbildung 19 zeigt im Vergleich zum unteren, dass in den ersten 10 Stunden die Bodentemperatur im Speicher T-Sp u trotz konstanter mittlerer Speichertemperatur T-Sp m aufgrund der Wärmeverluste durch Schwerkraftströmungen in der Anlage deutlich abnahm.

Darüber hinaus konnte ein kurzer Temperaturabfall der unteren Speichertemperatur in der Abbildung 19 unten nach dem Öffnen der Ventile, bedingt durch das Einströmen von kaltem Wasser aus den Leitungen zwischen Wärmespeicher und Kollektoren, beobachtet werden. Das Computersystem erlaubte die Steuerung der Leistungsrelais, welche die Umwälzpumpe und Rückschlagventile nach der Temperaturdifferenz zwischen Kollektor und Speicher steuerten [47].

Im Detail wurden folgende Messgeräte und Sensoren, welche im Folgenden genauer beschrieben werden, eingesetzt [33]:. Die Hülse schützte die Sensoren, führte aber auch zu einer Verzögerung der Sensorreaktion bei Temperaturänderungen Abb. Um den Durchfluss des aufgewärmten Trägermediums Wasser bestimmen zu können, wurden drei Durchflusssensoren verwendet, welche an den drei Rückläufen im Gebäudeinnern vor den manuellen Kugelhähnen eingebaut waren.

Die magnetisch-induktiven Sensoren funktionieren nach dem Faraday schen Induktionsgesetz. Der bewegte Leiter ist in diesem Fall das Wasser selber.

Material und Methoden 27 Um die Energie ermitteln zu können, die ein Kollektor aufnimmt, muss zuerst die Menge der gesamten zur Verfügung stehenden Energie bekannt sein. Das Pyranometer CM 11 der Fa. So darf beim Aufstellen des Pyranometers kein Schatten auf das Pyranometer fallen etwa von Antennen oder Schornsteinen.

Das Pyranometer ist in dementsprechendem Abstand von Wänden und Boden aufzustellen [48]. Für die Messung der diffusen Strahlung wird das Pyranometer zusätzlich mit einem Strahlungsschirm CM ausgerüstet, welcher die direkte Einstrahlung abfängt.

Abgesehen von der Aufstellung nach unten an einem gammaförmigen Mast ist die Funktionsweise identisch, wie beim Messen der globalen Einstrahlung.

Der Radiostat 2 der Fa. Krieger Heilbronn wurde als Strahlungssensor eingesetzt. Dafür muss das Gerät vor einer Fassade zur Erfassung der Intensität der Sonnenstrahlung, die auf die Gebäudefassade einwirkt, montiert werden.

Zur Bestimmung der Sonnenstrahlung wird die Temperaturdifferenz zwischen zwei Sensoren, einem in Kontakt mit der schwarzen Gerätefrontseite und einem innerhalb eines vertikalen Lüftungskamins auf der Geräterückseite verglichen. Prinzipiell wird so die einfallende Globalstrahlung auf die schwarze vertikale Sensorfläche gemessen. Mit dem Sensor kann bei geeigneter Montage neben der Einstrahlung auch die nächtliche Abstrahlung eines Gebäudes registriert werden.

Dabei ist die Achse des Schalensternes mit einer Reflexionsschranke versehen. Die Rotation dieser Schranke wird von einer Infrarotdiode gemessen und von einem Messumformer zu einem Ausgangssignal umgewandelt.

Um ein Vereisen der Reflexionsscheibe im Winter zu vermeiden, was die Messung der Windgeschwindigkeit stören würde, ist der Windsensor zusätzlich mit einer elektronisch geregelten Heizung ausgestattet. Im Gegensatz dazu ist eine Zuordnung der Kollektorwirkungsgrade bei Freilandtests unter Einwirkung von Wind anderen Verlustfaktoren zum Beispiel bei Bewölkung aufgrund der erheblichen Verzögerung durch die Wärmekapazitäten im System lediglich bei kontinuierlicher Messdatenerfassung möglich.

Zu beachten ist bei dem aufgebauten Prüfsystem, dass die eingesetzten Strahler als künstliche. Material und Methoden 28 Sonne im Gegensatz zur Sonne keine Parallelstrahlung sowie ein nicht so ausgeprägtes Wellenlängenspektrum aufweisen. Ahlborn, Holzkirchen sowie dem zu prüfenden Kollektor.

Für die Windsimulation wurde ein Ventilator eingesetzt. Der schematische Aufbau des Messstandes ohne Sensoren und Förderpumpe ist in der Abbildung 21 schematisch dargestellt. Während dessen bestrahlen sechs Lampen den Kollektor mit einer Strahlerleistung von je Watt auf einer Länge von einem Meter. Zur Bestimmung der Kollektorwirkungsgrades wird die Wassertemperatur im Vor- und Rücklauf sowie die Lichtstrahlung Strahlungsenergie bestimmt.

Die Prüfung des Versuchsstandes erfolgte unter Ausschluss des Kollektors und unter Variation der Pyranometerposition unter den sechs Strahlungsquellen Lampen. Folgende Pyranometerpositionen wurden dabei gewählt Abb. Variation des vertikalen Abstands zu den Strahlern a , Variation der Position direkt mittig unter einem Strahler b und zwischen zwei benachbarten Strahlern c , sowie Variation des horizontalen Abstandes zur Strahlermitte d.

Material und Methoden Prüfstand für Feldversuche Für die Feldversuche mit den entwickelten Parabolrinnenkollektoren wurde ein einfacher und effektiver Prüfstand aufgebaut. Die Abbildung 23 gibt den Prüfstand wieder.

Während den Versuchen werden die Temperaturen im Vorund Rücklauf, der Umgebung sowie optional im Kollektor aufgenommen. Darüber hinaus wird kontinuierlich die Globalstrahlung aufgenommen. Es ist anzumerken, dass die genannte Norm nur für die Beurteilung von flachen Kollektoren ausarbeitet wurde. Sie bildet jedoch eine gute Grundlage für die Bestimmung der Wirkungsgrade von dreidimensionalen Kollektoren.

Unter dem Wirkungsgrad eines Systems versteht man im Allgemeinen das Verhältnis einer Energiemenge, die einem geschlossenen System zugeführt wird, zu jener Energiemenge, die das System als eine nutzbare Energieform abgibt.

Wärmemenge [W], A P: Rücklauftemperatur [K], T Vor: Ist die Bezugsfläche nicht die Aperturfläche sondern die Absorberfläche oder die Bruttofläche so sind folgende Umrechnungsformeln anzuwenden, in denen die jeweiligen Bezugsfläche in Klammern angegeben sind: Daher kann der Wirkungsgrad eines Sonnenkollektors nicht einfach durch eine Zahl festgelegt sein, sondern muss vielmehr als eine Wirkungsgradcharakteristik mit verschiedenen Randbedingungen in Abhängigkeit von der Vorlauftemperatur angegeben werden.

Die Wirkungsgradcharakteristik ist im gesamten Betriebstemperaturbereich zu bestimmen. Für eine zuverlässige Bestimmung des Wirkungsgrades ist ein stationärer Zustand der Kollektoranlage notwendig. Die Messperiode für einen stationären Messpunkt setzt sich zusammen aus einer Konditionierungsphase und der eigentlichen Messphase.

Die Konditionierungsphase dient zum Erreichen des stationären Zustandes am Kollektor. Voruntersuchungen zeigten, dass die Dauer der Konditionierungsphase bedingt durch die Umlaufgeschwindigkeit des Wassers durch den Kollektor mindestens 15 Minuten betragen muss [33].

Ferner ist mindestens die fünffache Zeitkonstante des Kollektors einzuhalten, um den Wärmeträger bedingt durch die Umwälzpumpenleistung aus dem Kollektor wegzutransportieren Einschwingzeit und das Erreichen des stationären Zustandes anhand der Stabilität der Austrittstemperatur zu überprüfen. Die Messdaten der Messphase bilden den eigentlichen Datensatz für einen stationären Messpunkt. Entwicklung von Niedertemperaturkollektoren Entwicklung von Niedertemperaturkollektoren 6.

Die in Kapitel 2 beschriebene Bauweise von konventionellen Flachkollektoren macht sie schadensanfällig z. Ausgehend von diesen Kollektoreigenschaften kam von einem Hotelinhaber in Griechenland im Jahre die Anfrage nach einer ästhetischen und effektiveren Alternative. Der erste Ansatzpunkt für die Entwicklung der Sonnenkollektoren war deren physikalische Bauform. Erste Gedanken beinhalteten pyramiden- und kegelförmige Kollektoren.

Beide Formen erwiesen sich jedoch als nachteilig, sobald die Sonne in ihrem Zenit steht. Nach einer mehrwöchigen Planungs- und Entwicklungsphase stellte sich heraus, dass die Halbkugel als einzige Form für die Entwicklung einer neuen Generation von Sonnenkollektoren in Frage kommt.

Sturm bei einfachster Herstellungstechnologie. Ausgehend von dieser Form wurde ein Kollektor entwickelt, welcher in Abbildung 24 schematisch dargestellt ist. Seitenansicht eines halbkugelförmigen Sonnenkollektors Der halbkugelförmige Kollektor besteht aus einer Bodenplatte, über die Bodenplatte ist eine transparente Abdeckung Kuppel gestülpt.

Der Absorber befindet sich unter dieser Kuppel und besteht aus einem spiralförmig aufgewickelten Rohr oder Schlauch, mit nach oben enger werdendem Radius. Die Form der Halbkugelkollektoren birgt gegenüber den konventionellen Flachkollektoren mehrere, in erster Linie funktionelle Vorteile, wie die Dauer der Sonneinstrahlung.

Flachkollektoren müssen, in Abhängigkeit vom Breitengrad, in dem sie eingesetzt werden, nach Süd-Südwest ausgerichtet werden. Dadurch werden sie am Intensivsten bestrahlt, wenn die. Entwicklung von Niedertemperaturkollektoren 32 Sonne von ca. Einfluss von Neigung und Ausrichtung auf den Ertrag eines Flachkollektors [21] Halbkugelförmige Kollektoren brauchen dagegen nicht ausgerichtet werden und können unabhängig von ihrem Einsatzort vom Sonnenaufgang bis zu dessen Untergang die Sonnenenergie aufnehmen.

So kann ein halbkugelförmiger Kollektor aufgrund seiner Form permanent eine zu den Sonnenstrahlen senkrecht stehende Fläche aufweisen und somit mehr Energie absorbieren, als ein seitlich zur Sonne gewandter Flachkollektor. Diese Eigenschaft ermöglicht u. Die folgende Abbildung 26 verdeutlicht die Wirkfläche der Sonneneinstrahlung bei halbkugelförmigen Kollektoren und Flachkollektoren. Wirkfläche der Sonneneinstrahlung bei Halbkugel- und Flachkollektoren In der Abbildung 26 ist die Wirkfläche der Sonneneinstrahlung bei Flachkollektoren durch die Punkte 3 bis 4 und die bei Halbkugelkollektoren durch die Punkte 2 bis 5 wiedergegeben.

Die rote Flächen Punkte 1 bis 2 und 5 bis 6 kennzeichnen die dazugehörigen toten Winkel, d. Entwicklung von Niedertemperaturkollektoren 33 besitzen. Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Halbkugelkollektoren ist die Nutzung der dritten Dimension zur Absorption der direkten, aber auch diffusen Strahlung. Die folgende Gleichung 6. Wenn der Durchmesser der Halbkugel gleich der Seitenlänge eines quadratischen Flachkollektors ist, ergeben sich folgende Absorberfläche zur Aufnahme der Globalstrahlung [51]: Schläuche rundherum aufgeheizt werden.

Darüber hinaus führt die Halbkugelform im Vergleich zu Flachkollektoren zu einer Fokusierung der Sonnenstrahlung durch die linsen- und prismaförmige Form der Abdeckung und Bildung einer Brennzone auf dem Absorber. Zu guter letzt ist die Halbkugelkonstruktion wesentlich robuster bzw. Wie wichtig dieses Merkmal ist, bewies eine Anlage in der Karibik: Die Definition der optimalen Form für einen Sonnenkollektor reicht jedoch alleine nicht aus, um einen effektiven Kollektor zu entwickeln.

Vielmehr war es notwendig, jedes einzelne Kollektorelement, sowie die Passgenauigkeit beim Zusammenbau zu entwickeln, zu erproben und - auch mit Hilfe einer Computersimulation - zu optimieren.

In den folgenden Kapiteln soll detailliert auf die Entwicklung und Auswahl des Rohrabsorbers und weiteren Kollektorelementen Kap. Wie im Kapitel beschrieben, konnten mit dem aufgebauten Prüfstand gleichzeitig sechs Kollektoren getestet werden, wobei je zwei baugleiche Kollektoren in Serie geschalteten waren. Die drei Kollektorpaare unterschieden sich jeweils nur durch die unterschiedlichen Absorbermaterialien. Zunächst konzentrierten sich die Untersuchungen auf die folgenden Materialien: Für den Einsatz des.

Entwicklung von Niedertemperaturkollektoren 34 Kupferrohres musste zunächst eine automatische Wickelmaschine entwickelt werden.

In den nachstehenden Abbildungen 27 und 28 sind ein geripptes Kunststoffrohr und Dreischichtrohr als auch die geometrischen Abmessungen im Querschnitt dargestellt. Die Länge der Rohre betrug stets 25 Meter. Geometrische Abmessungen der Rohrabsorber. Entwicklung von Niedertemperaturkollektoren 35 Die beschriebenen Absorberrohre wurden durch eine entwickelte Wickelvorrichtung sphärisch aufgewickelt, auf eine wärmegedämmte Grundplatte montiert und angeschlossen.

Die Abbildung 30 zeigt einen Kollektor mit sphärisch aufgerolltem Rohrabsorber. Die Rohrlänge betrug 25 m. Darüber hinaus sind in der Abbildung 31 die Bezugsflächen des halbkugelförmigen Kollektors aufgeführt.

Die Wirkungsgrade in Abhängigkeit von der Vorlauftemperatur sind in der Tabelle 2 zusammengefasst. Wirkungsgrade bei verschiedenen Vorlauftemperaturen. Entwicklung von Niedertemperaturkollektoren 36 In der Abbildung 32 ist die dazugehörige Wirkungsgradcharakteristik der einzelnen Rohrabsorber über die Vorlauftemperatur aufgetragen.

Die Berechnungsgrundlage ist im Kapitel 5. Die Abbildung 32, aber auch die Tabelle 2 zeigen deutlich, dass die jeweiligen Wirkungsgrade mit ansteigender Vorlauftemperatur sinken.

Für diese Versuche wurde jeweils alle halbkugelförmigen Kollektoren mit einer transparenten Wärmedämmung bestückt. Die Rohroberfläche, welche mit der Absorberfläche gleichgestellt werden kann, betrug bedingt durch die unterschiedlichen Rohrdurchmesser Abb. Die Abbildung 33 zeigt das Ergebnis dieser Untersuchung.

Wirkungsgradcharakteristik in Abhängigkeit der Vorlauftemperatur von Halbkugel HK - und Flachkollektoren FK bei gleicher Bodenfläche Die Abbildung 33 bestätigt zunächst, dass mit dem Kupferrohr im Vergleich zu den beiden Kunststoffrohren die höchsten Wirkungsgrad erreicht werden konnten. Darüber hinaus zeigt die Abbildung 33, im Vergleich zu Abbildung 32, dass durch den Einsatz einer transparenten Wärmedämmung der Wirkungsgrad erheblich verbessert werden kann.

Damit wird deutlich, dass die Auswahl der Kollektorform zu einer bedeutenden Wirkungsgradverbesserung bezogen auf die Grundfläche führt. Unabhängig vom Wirkungsgrad waren die Absorber auch hinsichtlich ihrer Langlebigkeit auszulegen. Hier bot das Kupferrohr wie auch das gerippte Kunststoffrohr dauerhaft keine Lösung [52]. Auf der anderen Seite waren die gerippten Kunststoffrohre nicht für einen Dauerbetrieb geeignet, da sie weder UV- noch druckbeständig sind.

Eine grundlegende Erkenntnis konnte aus den Untersuchungen gewonnen werden: Kupferrohre mussten abgelöst werden und unterschiedlich geschichtete Kunststoffrohre bieten die beste Alternative.

Entwicklung von Niedertemperaturkollektoren 38 Ausgehend von diesem Standpunkt wurde die Entwicklung von mehrschichtigen Rohrabsorber verstärkt. Erst durch eine intensive Zusammenarbeit mit der Fa. Dupont in Frankreich konnten neue Rohrmaterialien entwickelt werden, welche diese Anforderungen erfüllen. Es handelt sich um eine Reihe von Hochdruckschläuchen aus Kunststoffen, die ursprünglich für die Ölindustrie bestimmt waren.

Darüber hinaus waren sie aufgrund eines eingebauten Fasernetzes beständig gegen Drücke von bis zu 40 bar. In der Abbildung 34 sind zwei mehrschichtige Kunststoff-Hochdruckschläuche neben einem zu Entwicklungsbeginn eingesetzten gerippten Kunststoffrohr und schwarz beschichteten Kupferrohr abgebildet. Verglichen mit dem untersuchten gerippten Kunststoffrohr lag der Wirkungsgrad der mehrschichtigen Schläuche um ca.

Eingesetzte Absorbermaterialien von l.: Geripptes Kunststoffrohr, Kupferrohr, mehrschichtige Schläuche Abb. Mehrschichtschlauch Querschnitt Parallel zu den Untersuchungen bezüglich der Absorberrohre bzw. Hierbei konnten die für den Rahmen ursprünglich eingesetzten Kunststoffteile und -platten mit Styropordämmung durch einen lasergeschnittenen, zusammensetzbaren Edelstahlrahmen ersetzt werden Abb. Entwicklung von Niedertemperaturkollektoren 39 Abb. Entwickelte Kollektorkomponenten und Anschlüsse Abb.

Die einfache Demontage des Rahmens führt zu einem minimalen Transportplatzbedarf und damit zu einer merklichen Reduzierung der Transportkosten. Im Gegensatz zu den ersten Rahmen aus Kunststoff ist der Edelstahlrahmen darüber hinaus hitzeresistent. Dies ist vor allem in Sommermonaten in warmen Regionen von entscheidender Bedeutung, um das Nachgeben der Gesamtkonstruktion unter der Einwirkung der Hitze und dem Gewicht des Wassers zu verhindern [53].

Unter Hitzeeinwirkung kollabierte Schlauchkollektorkonstruktion. Entwicklung von Niedertemperaturkollektoren 40 Der einfache Zusammenbau des Kollektors ermöglicht auch für schlecht oder nicht ausgebildete Fachkräfte einen schnellen und unproblematischen Aufbau.

Konventionelle Kollektoren sind meistens nur monolytisch zu erhalten, bestehen aus einer Menge mehr oder weniger wichtiger Einzelteile und sind schwer und sperrig. Der Halbkugelkollektor hingegen kann in wenigen Einzelteilen geliefert werden und vor Ort ohne viel Zeitaufwand zusammengebaut und installiert werden. Alleine in einen Personenkraftwagen passen bis zu fünf Kollektoren, ein Transporter kann bis zu 30 Kollektoren transportieren.

Aufgrund des geringen Platzbedarfes wird auch der Transport mittels Flugzeugen bezahlbar. Dies zeigte die Ausarbeitung eines Angebotes für eine Anfrage aus Brasilien. Darüber hinaus dürfen Wärmestrahlen IR , welche der aufgewärmte Absorber emitiert, die Abdeckung nicht passieren.

Diese müssen durch die transparente Abdeckung im Idealfall komplett reflektiert werden [41, 54, 55]. Die Suche nach der optimalsten Art und Weise, wie ein Kollektor vor wetterbedingten Umwelteinflüssen zu schützen ist, startete Anfang der 70er Jahre mit der Verbreitung der ersten Sonnenkollektoren. Zum damaligen Zeitpunkt suchte man noch quer über ein weites Spektrum transparente und semitransparente Materialien als Abdeckung direkt über den Absorber.

Als problematisch erwies sich meistens die zu geringe Lichtdurchlässigkeit oder die Tatsache, dass das verwendete Material keinen Dämmungseffekt aufwies. Zurückzuführen war dies auf eine nicht mit der heute vergleichbaren Vielfalt an Kunststoffen und darauf, dass sich die Verarbeitung der existierenden Kunststoffe erst im Anfangszustand befand.

Die wenigsten Kunststoffe waren UV-resistent und fast alle Abdeckungen, inklusive aus Glas, waren anfällig gegenüber Verschmutzung, Staub und Kratzern. Zu diesem Zeitpunkt wurden trotz der begrenzten verfügbaren Ressourcen, verschiedene und sehr innovative Fortschritte gemacht.

So entstanden beispielsweise die ersten Doppelabdeckungen mit dem Ziel der Dämmung von Flachkollektoren. Weiterhin wurde mit den ersten Glasbeschichtungen experimentiert, welche die reflektierenden Eigenschaften des Materials unterdrücken sollten. Dabei ergab sich jedoch der Konflikt, dass reflektionsmindernde Beschichtungen sehr korrosions- und kratzanfällig waren, Schutzlacke wiederum den Transmissionsgrad zu unrentablen Werten verminderten. Obwohl es sich um ein revolutionäres Material handelte, gewann seine Verbreitung nur relativ langsam an Boden.

Okalux Marktheidenfeld war eine der ersten Firmen, welche eine transparente Wärmedämmung durch ein kapillarähnliches System zur Reduzierung der freien Konvektion zu produzieren versuchte. Diese Wärmedämmung war aufgrund ihrer steifen und nicht verformbaren Struktur lediglich für ebene Flächen geeignet. Entwicklung von Niedertemperaturkollektoren 41 entwickelte zu Beginn der Kollektorentwicklung Vakuumkugeln, welche ebenfalls nicht eingesetzt werden konnten, da diese in eine vorgefertigte Form eingesetzt werden müssen Materialauswahl Zur Entwicklung einer transparenten Abdeckung der halbkugelförmigen Kollektoren wurden zunächst verschiedene Materialien bzw.

Werkstoffe hinsichtlich ihrer Transmission und Alterungsbeständigkeit ermittelt [53, 56]. In der Regel werden für die Abdeckung von Sonnenkollektoren Gläser und Kunststoffe in verschiedenen Ausführungen eingesetzt. Der Vorteil von Gläser liegt in der bewährten Langzeitstabilität in Bezug auf die optischen und mechanischen Eigenschaften [57]. Gegen den Einsatz von Glas sprechen jedoch die hohen Anfertigungskosten vor allem für nicht plane Formen wie Halbkugeln , das Gewicht und die Bruchgefahr.

Parallel dazu werden Kunststoffe teilweise mit Erfolg eingesetzt. Der Vorteil von Kunststoffen ist ihr geringeres Gewicht, das zu insgesamt besser handhabbaren Kollektoren führt.

Zudem lassen sich z. Neben den optischen Eigenschaften sollten bei Kunststoffen stets auch die mechanischen Eigenschaften geprüft werden. Von Bedeutung ist z. In der Tabelle 3 sind die ermittelten Materialcharakteristiken wiedergegeben. Bei der Auswahl des geeignetsten Materials konnte FEP jedoch aufgrund der hohen Anschaffungskosten nicht berücksichtigt werden.

Der Werkstoff Glas besitzt ähnlich gute Werte wie Teflon. Die Verwendung von Glas war jedoch. Entwicklung von Niedertemperaturkollektoren 42 nicht angebracht, da die Herstellung der Kuppeln schwierig und kostspielig gewesen wäre, ganz zu schweigen von seinem Gewicht. Röhm Darmstadt ausgewählt und eingesetzt [53]. Die folgenden Tabellen 4 und 5 geben die physikalischen und thermischen Eigenschaften von handelsüblichem PMMA wieder.

Röhm, Darmstadt zog eine wesentliche Preissteigerung der einzelnen Kollektoren mit sich. Erst in den letzten Jahren wurde es möglich, das Umformverfahren selbständig durchzuführen. Das Material ist bei langer Sonneneinstrahlung nicht sehr belastbar, da das Material aufgrund der UV-Strahlung mit der Zeit an den Ecken und Kanten ausfranst und brüchig zu werden beginnt.

Es eignet sich daher vor allem für. Entwicklung von Niedertemperaturkollektoren 43 Anwendungen, bei denen diese Eigenschaften nicht gefordert werden, wie etwa für Duschwannen oder Spielzeuge. Das bei hohen Temperaturen bis C flüssige Material wir d zwischen zwei Glasplatten mit definiertem Abstand gegossen und danach in eine Kühlwanne gehalten.

Es ist um einiges lichtdurchlässiger transparenter als PMMA XT, kann jede beliebige Form annehmen, wobei es jedoch um einiges teurer ist. Auf der einen Seite wurde das Material durch Tiefziehen umgeformt, ein Verfahren, welches auch als Vakuumumformung bekannt ist und auf der anderen Seite durch Blasumformen.

Davor oder während dessen muss das PMMA an die Übergangsgrenze seines festen zum weichen elastischen Aggregatzustandes gebracht werden. Daraufhin wird die Luft unter der Platte abgepumpt und die Platte nimmt die gewünschte Form an. Dabei muss die Platte jedoch stets ihre hohe Temperatur halten, um flexibel zu bleiben.

Beim Blasumformen wird der Abdruck der Form über die semiflüssige Platte gespannt. Danach wird Druckluft unter die Platte gepumpt und diese gegen die Form gepresst. Derzeit lassen sich mit diesem Verfahren nur Objekte mit Dimensionen bis 3 x 2 Meter wirtschaftlich herstellen. Um das PMMA aber flexibel elastisch zu machen, muss es zuerst erhitzt werden.

Eine Dämmung ist nicht oder nur geringfügig nötig, da die Spiegel an den Wänden nur einen sehr kleinen Teil der Energie aufnehmen. So kann bei einer Betriebstemperatur von ca. Die Wand hat dabei lediglich eine Temperatur von 30 bis 40 C.

Beim Blasumformen ist die homogene Temperatur der Platte entscheidend Bei dem entwickelten Umformverfahren kommt kein Abdruck der begehrten Form zum Einsatz. Die weiche Platte wird auf eine Vorrichtung gelegt und mit Hilfe eines Hydraulikstempels. Entwicklung von Niedertemperaturkollektoren 44 abgedichtet. Wenn nun Luft unter die Platte gepumpt wird, nimmt die Platte automatisch eine Halbkugelform an.

Mit dem beschriebenen Verfahren konnte somit nach dem Bau vieler experimenteller Prototypen und gescheiterten Umformversuche eine technische wie auch wirtschaftliche Möglichkeit gefunden werden, halbkugelförmige Kollektorabdeckung auf Basis von PMMA herzustellen. Die Kantenabmessungen betragen 0,9x0,9 m, die Höhe 0,4 m und die Ausgangsplattendicke 5 mm.

Durch die Entwicklung und des Einsatzes des innovativen Produktes können die Wärmeverluste durch Konvektion Luftzirkulation unter der Abdeckung effektiv reduziert bzw. Die Idee für die transparenten Wärmedämmung wurde der Natur entnommen, Pate für das Material stand das Eisbärfell [62].

Darüber hinaus besteht das Fell aus hohlfaserähnlichen Haaren, welche durch Einschluss von Luft den Dämmeffekt verstärken [63]. Dieses basiert auf textile Abstandsstrukturen, die beschichtet werden Abb. Entwicklung von Niedertemperaturkollektoren 45 sich hier Abstandsgewirke mit transparenten bzw. Hierzu war eine Weiterentwicklung der bislang verfügbaren Wirk- als auch Beschichtungstechnologie erforderlich.

Für den Wirkprozess wurden spezielle Monofilamente auf Kettbäume gewickelt und auf einer Doppelraschel-Wirkmaschine mit einer Spezialbindung die ca. Die Luft im Fasernetzwerk wirkt wie bei den Fellhaaren als Dämmschicht mit gleichzeitiger Transluzenz. Transparente Beschichtung Abstandsgewirke Beschichtung optional transp. Beschichtetes Abstandsgewirke [61] Der Auftrag des Silikonkautschuks erfolgte nicht direkt auf das textile Abstandsgewirke, sondern durch Transferbeschichtung [64].

Hier wurde die Beschichtung zunächst auf ein Trennpapier gebracht, ausgehärtet und in einem zweiten Schritt auf das textile Trägermaterial kaschiert. Dort konnten die ersten Prototypen bis hin zu Kleinserien für die Markteinführung hergestellt werden Abb.

Beschichtungsanlage im Technikum des ITV Denkendorf für 1 m breite Warenbahnen mit einem Silikonmisch- und Dosiersystem [60] Die entwickelte flexible und gleichzeitig transparente Wärmedämmung bzw. Kollektorabdeckung ist in Abbildung 42 dargestellt. Entwicklung von Niedertemperaturkollektoren 46 Abb. Transparent beschichte Abstandsstruktur [59] Das neue transparente Material zeichnet sich durch folgende Eigenschaften aus: Die technischen Daten eines beidseitig transparent beschichteten Abstandsgewirkes für den Einsatz als Kollektorabdeckung sind in der Tabelle 6 aufgeführt.

Die Kennzahlen sind in weiten Bereichen durch die Konstruktion des Abstandstextils sowie durch die Parameter der Beschichtung einstellbar. Technische Daten der beschichteten Abstandsstrukturen [59].

Damit eignet sich das Material neben der Abdeckung für Sonnenkollektoren auch vorzüglich im Bauwesen für den Einsatz als transparente Wärmedämmung von Fassaden.

Je niedriger der U-Wert ist, desto weniger Wärme lässt ein Material emittieren. Herkömmliche transparente Wärmedämmstoffe, zum Beispiel Doppelstegplatten aus Kunststoff, kommen bei einer Materialdicke von 1,6 Zentimetern auf Werte zwischen 2,6 und 3,6 cm. Im Rahmen eines von der Europäischen Union geförderten Forschungsprojektes [61] wurde diese textilbasierte Konstruktionen für den Einsatz als transparente Abdeckung der halbkugelförmigen Kollektoren genutzt Abb.

Dabei brachte die Fa. Derzeit werden noch Sondierungsgespräche mit Textilunternehmen für die Serienfertigung des transparent beschichteten Abstandsgewirkes sowie mit Investoren für die Serienproduktion der neuen Halbkugelkollektoren durchgeführt.

Halbkugelförmiger Sonnenkollektor mit faserbasierter Abdeckung. Dies liegt auf der einen Seiten an der Tatsache, dass solche Sonnenkollektoren prinzipiell für diesen Anwendungsbereich prädestiniert sind, da sie das günstige Sonnenenergieangebot des Sommerhalbjahres während der Schwimmbadbenutzungszeit von Mai bis September nutzen können.

Wegen der niedrigen erforderlichen Temperaturdifferenz zwischen Becken und Umgebungsluft arbeiten diese Kollektoren zudem mit einem günstigen Wirkungsgrad. Bis jetzt werden in diesem Bereich hauptsächlich konventionelle Flachkollektoren eingesetzt, wobei meistens eine oder mehrere Serien von 8 bis 20 Kollektoren benötigt werden, um den Energiebedarf zu decken.

Auf der anderen Seite eignen sich die entwickelten mehrschichtigen Absorberschläuche der Halbkugelkollektoren aufgrund ihrer inneren Oberfläche und chemischen Beständigkeit ideal für die Erwärmung von Schwimmbeckenwasser. Sonnenkollektoranlagen zur Beckenwassererwärmung von Schwimmbädern zeichnen sich in der Regel durch einen einfachen Systemaufbau aus.

Das Beckenwasser wird entweder indirekt über die Kollektoren umgewälzt Abb. Die Anbindung des Kollektorkreislaufes erfolgt im Umwälzkreislauf hinter einer Filteranlage zum Entfernen von Fremdstoffen aus dem Wasser, so dass die Kollektoren bzw. Eine hohe Beaufschlagung des Kollektors ist ungünstig, da hierdurch das mittlere Arbeitstemperaturniveau der Kollektoren verringert wird. Die Kollektoranlage sollte so konzipiert werden, dass im Wasserkreislauf keine zusätzliche Umwälzpumpe erforderlich ist.

Anlagenschema zur Schwimmbeckenwassererwärmung mit Sonnenflachkollektor [42]. Entwicklung von Niedertemperaturkollektoren 49 Das Wasser von Schwimmbädern zeichnet sich dadurch aus, dass es für die Abtötung von Mikroorganismen eine hohe Chlorkonzentration und zudem meistens auch noch andere Inhaltsstoffe enthält, die sich aggressiv gegenüber Kunststoffen und Metallen auswirken.

Dies ist nicht nur kosten- und wartungsaufwändig, sondern bietet in der Regel nicht den Leistungstransfer, den eine direkte Warmwasserheizung über die Sonnenkollektoren ermöglicht. In den letzten 10 Jahren kamen für diesen Einsatzzweck viele Sonnenkollektoren auf den Markt, die den Kräften des aggressiven Chlors resistent sein sollten.

Bedauerlicherweise hielten nur wenige dieser Kollektoren, meistens aus Kunststoff, dieses Versprechen. Damit konnte jedoch nur ein Aspekt des vielschichtigen Problems gelöst werden. Denn während Chlor die Rohrleitungen und andere Aggregate allmählich zersetzen, setzt sich das bei ca. Hier kommen die Vorteile der entwickelten mehrschichtigen Schlauchabsorber voll zur Geltung. Im Gegensatz zu den herkömmlichen Kollektorsystemen ist ihre innere Oberfläche besonders glatt und enthält eine gleitende Mikrostruktur, so dass Kalk nach dem Ausflocken keinen Halt finden kann und vom Wasserstrom wegtransportiert wird.

Daher wurden diese Schläuche nicht nur als Absorber in Halbkugelkollektoren, sondern auch als Leitungsrohr eingesetzt. Eine mit Mehrschichtschläuchen ausgestattete Halbkugelkollektoranlage ist in der Abbildung 45 dargestellt. Kollektorenanlage zur Beckenwassererwärmung von Schwimmbädern Die Anzahl der eingesetzten Kollektoren hängt von den Anforderungen bzw.

Die Abbildung 46 gibt beispielsweise zu erkennen, dass zur täglichen Erwärmung von einem Kubikmeter Wasser je nach Sonneneinstrahlung zwischen zwei bis fünf Halbkugelkollektoren notwendig sind..

Dabei werden die Längen der Vorlauf- und Rücklaufleitungen gemeinsam betrachtet. Eine Erhöhung der Pumpenleistung ist nicht nötig, der Gesamtdruckverlust des Systems steigt nicht an [67]. In einzelnen Fällen, z. Beispiel für die Parallelschaltung von 4x5 Halbkugelkollektoren. Entwicklung von Niedertemperaturkollektoren 51 Der Tragrahmen für die Montage ist aus Aluminium-Winkelprofilen mit den Abmessungen 40 x 40 x 4 mm zusammengeschraubt.

Die Länge berechnet sich aus der Anzahl der Kollektoren x mm. Dabei ist ein Abstand von mm zwischen den Kollektoren vorgesehen. Zur Stabilisierung werden bei ca mm, gemessen von den Enden, zwei Flachprofile von z. Die Anzahl der Stabilisatoren hängt von der Länge des Rahmens ab.

Die Kuppeln werden durch ein Winkelprofil, das mittels einer Gewindestange und zwei Muttern mit dem Rahmen verspannt wird, gehalten. Dabei reicht es aus, wenn eine Kuppel an zwei schräg gegenüberliegenden Ecken gehalten wird.

An den Enden des Rahmens werden die Kuppeln durch mit dem Rahmen verschraubte Aluminiumwinkel gehalten. Die Kollektoranlage besteht aus relativ wenigen und leichten Bauteilen, ist einfach zu transportieren und schnell zu montieren.

Dagegen müssen anderen Kollektortypen aus Gewichtsgründen an Ort und Stelle montiert werden. Bei mehr als etwa 10 Kollektoren sind diese parallel zu schalten Abb. Da der Strömungswiderstand proportional zur Strecke steigt, müsste ansonsten bei Serienschaltung der erforderliche Rohrdurchmesser zur Reduzierung des Strömungswiderstandes von 18 mm auf 22 mm erhöht werden.

Damit würden jedoch die Rohre nicht mehr unter der transparenten Kuppel Platz finden. Parallelschaltung von 10 Sonnenkollektoren Die nachstehende Abbildung 49 zeigt den Aufbau bzw. Entwicklung von Niedertemperaturkollektoren 52 Abb. Kollektorenanlage zur Beckenwassererwärmung von Schwimmbädern Aus der Abbildung 49, aber auch Abbildung 45, kommt die ästhetische Seite der Kollektoren zur Geltung.

Die Halbkugelform bietet einen erheblichen Vorteil gegenüber Flachkollektoren: Da ihre Höhe einen Meter nicht übersteigt, ist eine aus halbkugelförmigen Kollektoren bestehende Anlage in den meisten Fällen für den Betrachter kaum sichtbar. Dies zeigt auch die folgende Abbildung 50, in der die Kollektoren in Mitten eines freien Gartengeländes in Bacharach unterhalb eines Schwimmbeckens aufgebaut wurden.

Der Landschaft angepasste Halbkugelkollektoren zur Beckenwassererwärmung von Schwimmbädern Bei geringem Bodenangebot können die Kollektoren auch zu einem sogenannten Energiebaum aufgestellt werden Abb. Er kann in Form von einer oder mehrerer Schraubenlinien, auf denen die Halbkugelkollektoren montiert sind, ausgebildet sein. In einem Metallrohr eines Durchmessers von mm können in einer Höhe von 6 m ca. Der geometrische Aufbau erhöht die Strömungsgeschwindigkeiten und bei geeigneter Regelung kann direkt oder indirekt Energie abgenommen werden.

Bei der indirekten Energieabnahme können Pufferspeicher aus Beton verwendet werden. Durch die Thermik kann. Entwicklung von Niedertemperaturkollektoren 53 man mit minimaler Energie die Kollektoren aufheizen und der Wasserauftrieb ermöglicht das leichte Zirkulieren des Wassers im Kollektor. Energiebaum Versuchsergebnisse Die folgenden Abbildungen 52 bis 54 zeigen typische Temperaturverläufe von einem halbkugelförmigen Kollektor für dessen Praxiseinsatz bei der Erwärmung von Beckenwasser eines privaten Schwimmbades in Mainz.

Wiedergegeben sind die Temperaturverläufe des Kollektorauslaufes bzw. Im Mittel lag diese bei knapp unter 20 C. Betrachtet man die Temperatur am Kollektorauslauf, so stellt man fest, dass diese tagsüber auf bis zu 90 C anstieg. Bei Anlagenstillstand konnten Temperaturen von bis zu C gemessen werden. Die dabei beobachtete Wasserdampfbildung und Wasserausdehnung machte deutlich, dass die temperaturbeständigen Rohrleitungen auch hohe Drücke aushalten müssen. In der Regel lag die Kollektorauslauftemperatur bei 60 bis 80 C.

Nachts sank die Auslauftemperatur auf bis unter 10 C. Um ein Abkühlen der Beckentemperatur zu verhindern, wird der Kollektorablauf zum Schwimmbecken bei Unterschreitung der Beckentemperatur abgeschaltet, so dass die Beckentemperatur von der Abkühlung der Kollektors nicht beeinflusst wird. Die Beckenwassertemperatur lag während der Untersuchung relativ konstant bei 20 C. In der Abbildung 53 sind weitere Beispiele für aufgenommene Temperaturverläufe Kollektorrücklauf, Umgebung beim Einsatz halbkugelförmiger Kollektoren zu sehen.

Diese Versuche wurden im Mai in Mainz bei teilweiser Bewölkung durchgeführt. Umgebungstemperatur beim Praxisversuch 2 im Mittel bei lediglich 10 C lag. Die Temperatur reichte dabei von 5 bis 20 C. Der Temperaturverlauf der Kollektors macht deutlich, dass trotz der kalten Umgebungstemperatur durch den Einsatz der halbkugelförmigen Kollektoren Auslauf- Temperaturen von bis knapp über 70 C erreicht werd en konnten.

Betrachtet man den Quotient der Kollektorauslauftemperatur Peakspitze zur Umgebungstemperatur, so kann man feststellen, dass dieser relativ konstant zwischen 3,2 und 3,8 liegt. Entwicklung von Niedertemperaturkollektoren 55 werden, dass durch einen Halbkugelkollektor eine mehr als Verdreifachung der Umgebungstemperatur erreicht werden kann. In der Abbildung 54 ist das Ergebnis von weiteren Temperaturverlaufmessungen zu sehen.

Die Temperatursensoren waren dabei auf der Bodenplatte sowie auf dem Absorber unter der Kuppe angebracht. Kollektortemperatur unterhalb der Haube Kollektorbodentemperatur Abb. Dies macht deutlich, dass während des täglichen Betriebes zum Erreichen der maximal möglichen Kollektorauslauftemperatur die Wasserströmungsrichtung im Rohrabsorber vom Boden aus in Richtung Kollektorkuppe sein muss.

Durch die Untersuchungen kam weiterhin zum Vorschein, dass in der Nacht Uhr die Bodentemperatur oberhalb der Temperatur der Kuppe liegt.

Dies ist auf die hohe Wärmekapazität des Kollektorbodens bzw. Speicherung der tagsüber aufgenommenen Wärme sowie Auskühlungseffekte in der Kuppe zurückzuführen. Das letzte Beispiel soll nicht nur der Wirkungsgrad der entwickelten Kollektoranlage sondern auch deren Nachhaltigkeit für die Beckenwassererwärmung deutlich machen.

Bei einer mittleren Tagestemperatur von 20 C konnte Beckenwasser nahezu konstant von 1 7 C auf 21 C erwärmt werden. Die Betriebszeit betrug 5 Stunden Uhr. Entwicklung von Niedertemperaturkollektoren 56 die Nutzung der Sonnenstrahlungsenergie mit Kollektoren [42].

Die Gründe hierfür sind die folgenden: Der ganzjährig annähernd gleichbleibende Energiebedarf ermöglicht eine Nutzung des hohen Strahlungsangebotes in den Sommermonaten, welche etwa drei Viertel der jährlich eingestrahlten Energie ausmacht. Energiegewinne sind bereits auf relativ niedrigem Temperaturniveau möglich, nämlich sobald die Temperatur des Wärmeangebotes die übliche Kaltwassertemperatur von etwa 10 C übersteigt.

Die weitverbreitete Warmwasserbereitung mit einem Ölheizkessel arbeitet im Sommer mit schlechten Nutzungsgrad, da die Kessel für Heizzwecke und für die Warmwasserproduktion ausgelegt sind und daher im Sommer nicht mit voller Leistung arbeiten können. Durch Stillegung des Kessels in der heizfreien Zeit und Erwärmung des Wassers mit Sonnenkollektoren kann eine relativ hohe Energieeinsparung erzielt werden. Sparsame elektronische Durchlauferhitzer ermöglichen auch bei Schlechtwetter die Erwärmung des Wassers zur Einstellung der gewünschten Temperatur.

Voraussetzung für den Einsatz von Sonnenkollektoren ist eine geeignete Einbau- oder Aufstellungsmöglichkeit der Kollektoren und das Vorhandensein einer zentralen Warmwasserversorgung, wie dies in den Abbildungen 55 und 56 dargestellt ist.

Zu einer solaren Warmwasserbereitungsanlage gehören neben den Kollektoren ein Warmwasserspeicher, Rohrleitungen, Umwälzpumpen, die Systemregelung, Sicherheitseinrichtungen und eine Zusatzheizung. Das Systemkonzept wird wesentlich durch die Art der Nacherwärmung des Wassers und durch die Sicherheitsvorkehrungen gegen unzulässige Temperaturen und Drücke bei fehlender Nutzwärmeabnahme bestimmt. Schema links und Einsatz rechts einer Solaranlage zur Wassererwärmung in privaten Haushalten in Kombination mit einer Photovoltaikanlage.

Diese Wärmeenergie kann langfristig in einem zusätzlichen Speicher aufbewahrt werden, wofür es verschiedenste Ausführungen gibt.

Ein interessantes Beispiel hierfür bietet ein Haus in Freiburg, welches das Prinzip der Warmwasserspeicherung in seiner Architektur integriert hat: Dieser Speicher nimmt vor allem im Sommer überschüssige Wärmeenergie auf.

Im Winter setzt der Speicher diese Energie wieder frei und dient so als Heizung und Warmwasserspeicher. Ein solcher Speicher ist natürlich nicht notwendig, wenn man eine Solaranlage als Ergänzung für seine Heizung verwenden möchte. Dabei muss beim Einsatz der Halbkugelkollektoren mit einer Zahl von ca.

Für einen privaten Haushalt können sich herkömmliche Kollektoren als vollkommen ausreichend erweisen. Die Installationskosten sind akzeptabel und die Wartungskosten vom Typen und Hersteller des Sonnenkollektors abhängig. Die meisten marktüblichen Anlagen haben aufgrund der Materialauswahl insbesondere im Mittelmeerraum eine Lebenszeit von ca Jahren.

Bei Anlagen mit halbkugelförmigen Kollektoren ist mit mehr als einer doppelten Lebenszeit zu rechnen. Dabei sind meistens Rohrverbindungen zwischen den Kollektoren oder andere Teile der Anlage anfälliger als die Kollektoren selbst. Hotels und Haushalte haben ähnliche, aber trotzdem klar differenzierbare Interessen beim Gebrauch von Sonnenkollektoren zur Warmwassergewinnung.

Um die Funktionsfähigkeit der einzelnen Verbraucher gewährleisten zu können, muss vor allem während der Betriebsmonate durchgehend und ohne jegliche Unterbrechung warmes Wasser zur Verfügung stehen. Für eine Sonnenkollektoranlage setzt dies voraus, dass sie in der Lage ist, schnell Wasser zu erhitzen, auch wenn die Sonnenbestrahlung nicht optimal ist. Aus diesen Gründen ist die Kollektoranlage immer in Kombination mit einem zusätzlichen Heizkessel aufzubauen Mobile Anlagen Als mobile Anlage wird jede Vorrichtung bezeichnet, die ihre Ausrichtung zur Sonne in jeglicher Hinsicht ändern kann.

Derzeit sind hierfür teure stationäre Tracking-Systeme auf dem Markt, welche nur alle paar Minuten eine Ausrichtung von wenigen Bruchteilen eines Grades vornehmen. Aufgrund ihrer Form sind die Kollektoren, wie bereits in vorherigen Kapiteln detailliert.

Entwicklung von Niedertemperaturkollektoren 58 beschrieben, zu jeder Zeit der Sonne zugewandt. Daher entfällt die Notwendigkeit eines Verfolgungssystems. Hierfür wurde die Anlage in die beiden wesentlichen Komponenten Kollektor und Wärmespeicher zerlegt. Der Kollektor wird dabei als konzentrierendes Element bezeichnet, d. Weiterhin geht das Modell von verlust- und verzögerungsfreien Rohrleitungen aus.

Für die Herleitung des Kollektormodells wurden die Umgebungstemperatur und Einstrahlungswerte variiert, um deren Einfluss auf das System zu untersuchen. In der Realität gibt es weit mehr Faktoren, die sich gegenseitig beeinflussen, als simuliert werden können. Wie später gezeigt wird, können die Simulationswerte jedoch Aufschluss darüber geben, was bestimmte Phänomene in einer Kollektoranlage hervorrufen können, obwohl eine Übereinstimmung der Messwerte und Simulationswerte nicht immer gegeben ist.

Die Vorlauftemperatur wird dabei vom Speicher bezogen, als Anfangswert für die Simulation wird die Umgebungstemperatur angenommen. Die Eigenschaften des Wärmeträgers lassen sich statisch in Hinsicht auf den Absorberdurchmesser und die Absorberlänge festlegen.

Der Ausgabewert ist die Rücklauftemperatur. Wie in Kapitel 1 beschrieben versteht man unter direkter Strahlung die Strahlung, die direkt aus Richtung der Sonne kommt, während diffuse Strahlung keine Vorzugsrichtung hat, da sie sich durch Streuung eines Teils der Sonneneinstrahlung an der Atmosphäre und an Wolken ergibt. In der Globalstrahlung sind beide Komponenten enthalten. Einstrahlwinkel der Strahlung zur Vertikalen [ ].

Entwicklung von Niedertemperaturkollektoren 60 Die Einstrahlungsleistungen beziehen sich immer auf eine horizontale Fläche. Um die absorbierte Strahlungsleistung zu berechnen, muss man die Bezugsfläche, die die Strahlung absorbiert, kennen. Dabei muss berücksichtigt werden, dass die projizierte Fläche sich mit dem Einstrahlwinkel ändert Abb. Die vom Absorber aufnehmbare Strahlungsenergie ist wesentlich von den optischen Verlusten abhängig, die durch die Kollektorabdeckung zustande kommen.

Dieser ist immer kleiner als 1, da aufgrund des 2. Hauptsatzes der Wärmelehre niemals die gesamte aufgenommene Energie zur Verfügung gestellt werden. Entwicklung von Niedertemperaturkollektoren 61 kann. Transmissionsgrad der transparenten Abdeckung[-]. Die Bezugsfläche ist in diesem Fall die gesamte halbkugelförmige Absorberfläche.

Absorptionsgrad [-], E diff: Transmissionsgrad der Abdeckung [-], r Abs: Absorberradius [m], E diff: Davon müssen in der Simulation noch die thermischen Verluste Wärmeverluste am Kollektor abgezogen werden [73]. Die Wärmeverluste spalten sich in drei Bereiche [74, 75]: Wärmeverluste durch Wärmestrahlung [76] mittels elektromagnetischer Wellen. Wärmeleitungsverluste finden innerhalb von Stoffen statt, indem von Temperatur angeregte Elektronen sich im Atomgitter des Materials bewegen.

Konvektion ist dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübertragung durch den Transport von Teilchen Gase oder Fluide bewerkstelligt wird, welche ihre kinetische Energie mitführen.

Lufttemperatur unter der Kollektorabdeckung [K], T A: Radius der Kollektorabdeckung [m]. Transmissionsgrad [-], r Abs: Einstrahlwinkel der Strahlung zur Vertikalen [ ], T Abs: Lufttemperatur im Kollektor [K], T A: Daraus ergibt sich für die Rücklauftemperatur T Rück die folgende Funktion: Transmissionsgrad [-], E diff: Absorberradius [m], T Abs: Lufttemperatur im Kollektor [K], TA: Damit ergibt sich für die Rücklauftemperatur T Rück: Absorbertemperatur [K], T K: Massenstrom Stillstand Beim Sonderfall, dass die Anlage sich im Stillstand befindet, ist der Massenstrom Null und die absorbierte Wärme führt zur Erhitzung des Kollektors, bis die gesamte Einstrahlungsleistung durch die Verlustleistung ausgeglichen wird.

Es tritt dann ein stationärer Zustand ein. Dabei dient der gesamte Kollektor mit seiner Masse als Wärmespeicher. Anlaufverhalten Zur Beschreibung des Anlaufverhaltens des Kollektors wird näherungsweise davon ausgegangen, dass die Temperatur vor dem Einschalten im ganzen Absorber identisch ist.

Erst nach Ablauf der Totzeit macht sich die am Kollektor herrschende Temperatur bemerkbar. Entwicklung von Niedertemperaturkollektoren Wärmespeicher Das zweite Element in der vereinfachten Kollektoranlage bildet der Wärmespeicher. Die Abbildung 59 gibt die Energieflüsse des Speichers wieder.

Energieflüsse des Wärmespeichers Die Energiebilanz für den Speicher lässt sich darstellen durch die vom Kollektor bereitgestellte Nutzleistung, die durch den Verbraucher entzogene Leistung sowie Speicherverluste. Die Verluste am Speicher setzen sich analog zum Kollektor zusammen aus Wärmestrahlung, Konvektion und Wärmeleitung [80].

Dementsprechend gilt für die Wärmemenge des Speichers: Im Verlauf der Simulation wurden Wetter und Umgebungsumstände teilweise simuliert oder anhand von aufgenommenen Messwerten als Eingabe für die Simulation benutzt. Hierbei wurde die für die Simulation ausgewählte transparente Abdeckung aus PMMA in Abständen von zwei Minuten über den Strahlungssensor gelegt und wieder entfernt, und dabei die Globalstrahlung gemessen.

Um eine möglichst gleichbleibende Einstrahlung zu erzielen, wurde diese Messung am einem wolkenfreien Mai-Tag durchgeführt. Die Bestimmung des Transmissionsgrades stellt eine Vereinfachung dar.

Wegen der gekrümmten Oberfläche der Abdeckung ist der Einstrahlwinkel an jedem Punkt der Abdeckung anders und damit auch der Transmissionsgrad. In dem Versuch wurde die Abdeckung so über den Pyranometer plaziert, dass dieser sich im Zentrum der Bodenfläche der Abdeckung befand. Demnach wurde der Transmissionsgrad für senkrecht auf die Abdeckung einfallende Strahlung bestimmt.

Die Abbildung 60 zeigt das Ergebnis dieser Messreihe. Man kann anhand der Einbrüche im Verlauf der gemessenen Strahlung erkennen, dass der Sensor dreimal mit der Kollektorabdeckung abgedeckt wurde.

Betrachtet man die Phasen ohne Abdeckung, kann man erkennen, dass die Einstrahlung mit der Zeit stetig leicht anstieg. Dies ist auf den täglichen Verlauf der Einstrahlung mit dem Sonnenstand zurückzuführen. Ohne Abdeckung Mit Abdeckung Abb. Durch Mittelwertbestimmung wurde der Wert der Transmissionsgrad bestimmt zu: Die Berechnung der Flächen wird für je ein Kollektorpaar berechnet.

Dieser ergibt sich als Kreisfläche mit Absorberradius multipliziert mit der Zahl Zwei: Es wurde vereinfacht angenommen, dass die beiden Verluste bei Stillstand der Anlage identisch sind. Es wurde der Versuch durchgeführt, bei dem die Kollektoren im Stillstand betrieben wurden und die Kollektortemperatur sowie Einstrahlung aufgezeichnet wurden. Entwicklung von Niedertemperaturkollektoren Wärmespeicher Wichtige Parameter des Speichers sind das gesamte Speichervolumen, das Volumen des unteren Wärmetauschers Abb.

Das untere Wärmetauschervolumen wurde empirisch mit den Messvolumen zu 50 Liter ermittelt. Der Wärmeübergangskoeffizient des Speichers wurde ebenfalls empirisch ermittelt. Hierzu wurde der Temperaturverlauf des aufgeheizten Speichers über 16 Stunden aufgezeichnet. Die Anlage war während dieser Zeit ausgeschaltet, so dass sich der Speicher nur aufgrund der Verluste abkühlte.

Es ergab sich ein Wärmeübergangskoeffizient zu: Während den nächsten Wasserkreislaufzyklen wiederholen sich diese Schwankungen mehrmals, jedes Mal mit abnehmender Intensität. Die Abbildung 61 zeigt das Anlaufverhalten, welches durch eine Simulation erzeugt wurde, d. T Rück,1 springt auf die Temperatur, die der Absorber durch die Sonneneinstrahlung zu diesem Zeitpunkt erreicht hat. Diese Temperatur wird für die Dauer der Totzeit des Kollektor ausgegeben, bis sich die am Anfang noch niedrige Vorlauftemperatur am Rücklauf des Kollektors durch einen Temperatureinbruch bemerkbar macht.

Nachdem das noch kalte Wasser aus den. Entwicklung von Niedertemperaturkollektoren 68 Rohrleitungen des Vorlaufes durch wärmeres aus dem Wärmetauscher verdrängt ist, steigt auch die Vorlauftemperatur wieder an.

Dies erkennt man mit entsprechender Verzögerung auch bei der Rücklauftemperatur, die dann ebenfalls wieder ansteigt. Anlaufverhalten Kollektorpaar 1 Simulation Abbildung 62 zeigt zum Vergleich den gemessenen Verlauf von einem Einschaltvorgang. Qualitativ stimmen die Verläufe gut überein. Allerdings fällt der Einbruch von T Rück,1 in der Simulation wesentlich stärker aus.

Dieser Einpendlungsprozess ist abhängig vom Massenstrom des Wärmeträgers Wasser und der im Kollektor befindlichen Wassermenge. Eine in der Praxis bewährte Faustregel besagt, dass der Einschwingprozess die 5-fache Dauer der Kollektorkonstante Kollektordurchströmungsdauer hat.

Haben beispielsweise die eingesetzten Kollektoren ein Wärmeträgervolumen von 12 Liter und die Durchflussgeschwindigkeit beträgt 1. An dem glatten Verlauf der Globalstrahlung erkennt man, dass der Himmel an diesem Tag nahezu wolkenfrei war. Entwicklung von Niedertemperaturkollektoren 70 T rück gem. Nachdem die Einschwingvorgänge um ca. Im Ansc hluss daran nähern sich die beiden Temperaturen an und verlaufen ab ca.

Der unruhige Verlauf gibt zu erkennen, dass es sich um einen Tag mit aufgelockerter Bewölkung handelt. Ermittelte Globalstrahlung Monat August Entwicklung von Niedertemperaturkollektoren 71 Die Abbildung 66 zeigt den simulierten Verlauf der Kollektorrücklauftemperatur im Vergleich mit den Messergebnissen für den Versuchstag im August T rück sim. Simuliertes Betriebsverhalten im Vergleich mit Messergebnissen für einen August-Tag Die Simulationsergebnisse für die Phase hoher Einstrahlung korrelieren mit den gemessenen.

Bei den Einbrüchen der Globalstrahlung sinkt die Rücklauftemperatur in der Simulation allerdings viel stärker ab als bei der realen Anlage. Dies liegt an der Annahme konstanter diffuser Einstrahlung. Diese Annahme trifft für wolkenfreie Tage zu, bei aufgelockerter Bewölkung jedoch schwankt die diffuse Strahlung erheblich.

Da bei der Absorption diffuser Strahlung die gesamte Absorberoberfläche Bezugsfläche ist, wird von der realen Anlage mehr Energie aufgenommen als von dem Simulationsmodell bei dem die diffuse Strahlung konstant angenommen ist Anlagenstillstand Der Stillstand einer Anlage kommt dann zustande, wenn die aufgenommene Wärmeenergie geringer ist, als die des Speichers.

Dieser Fall tritt immer dann auf, wenn die Kollektoren z. Während des Anlagenstillstandes gleicht sich die Wassertemperatur im Kollektor in der Regel der Umgebungstemperatur an. Schaltet man die Anlage bei Tage bei normaler Sonneneinstrahlung ab, so beginnt sich das Wasser im Kollektor bis zu dem Punkt zu erhitzen, bei dem die Wärmeabstrahlung und die Konvektion sämtliche aufgenommene Energie wieder freisetzen.

Antizykliker wissen, dass es an der Zeit ist, über eine Gegenposition nachzudenken, wenn eine Investment-Idee sehr populär geworden ist und ganz offensichtlich zu viele Anhänger hat. Meist lässt ein Einbruch dann nicht mehr lange auf sich warten.

Die jüngsten Hochpunkte werden von den Indikatoren nicht mehr bestätigt. Häufig deuten derartige Entwicklungen auf das Ende einer Aufwärtsbewegung hin. Die bevorstehenden Sommer-Monate mit dem damit verbundenen Nachfragerückgang beim Öl sind wie geschaffen für eine mittelfristige Trendwende beim Ölpreis. Von einer Angebotsverknappung ist derzeit ebenfalls noch? Die Lagerbestände an Öl und Treibstoff sind zuletzt angestiegen.

Die jüngsten Kursavancen könnten daher auf spekulative Übertreibungen zurück zu führen sein. Auch hier werden die jüngsten Hochpunkte von diversen Indikatoren nicht mehr bestätigt. Sollte nun ein Szenario eintreten, das derzeit so gut wie niemand auf der Rechnung hat, könnte es schnell gehen mit einem Einbruch bei den Rohstoffen: Die Kursverläufe lassen entsprechende Schlüsse zu.

Klassisches Warnsignal wäre jetzt eine nochmalige Häufung entsprechender Themen in diversen Finanzpublikationen. Anleger sollten auf der Hut sein und darüber nachdenken, demnächst Short-Positionen in den genannten Sektoren aufzubauen. Kanadas Ölsande im Visier europäischer und chinesischer Ölgesellschaften Eni wird aber dort kein Produzent sein, noch nicht. Die Fertigstellung dieser Anlagen wird bis Mai erwartet.

Ein Problem ist jedoch, dass die besten bekannten Ölsandvorkommen in der Athabasca Region bereits vergeben sind und dadurch die Zahl neuer Unternehmungen begrenzt ist. Diese Situation erhöht aber die Möglichkeit von Übernahmen. Athabasca ist mit Die Ölsandindustrie arbeitet jetzt gewinnbringend und ein Drittel der gesamten kanadischen Ölproduktion, ungefähr 1 Million Barrel Öl pro Tag, stammt aus der Aufbereitung der Ölsande.

Laut einem Bericht der Financial Post bestätigte dies letzte Woche ein Unternehmenssprecher im New Yorker Büro des Unternehmens, mahnte aber zur Vorsicht, dass dieses Joint Venture einer der Tochtergesellschaften Enis nicht als Zeichen für ein bevorstehendes Produktionsabkommen gedeutet werden sollte.

Die erste kommerzielle Produktion von täglich Alles klar - kann sich ohnehin kein Mensch mehr an diese bescheuerte Prognose aus erinnern - also alle Mann an die Front und neue Preisziele posaunen Möglich ist alles - ich erhöhe auf Dollar je Barrel Gott, diese Berufssparte macht sich immer lächerlicher - wie will man aufSicht von 10 Jahren überhaupt eine seriöse Prognose abgeben?

Würfeln die ihre Kursziele bei einer Kiste Bier aus???? The FT says the warning was issued in secret discussions between Saudi energy bosses and US and European counterparts. Apparently the Saudis say they cannot achieve the Current capacity is 9. Original von schnueffelnase Das Problem bei chinesischen Aktien ist, dass du als Ausländer mehr oder weniger nur an Schrott kommst. Goldbaum, der Mann mit dem Goldhelm! V Caspian energy und Energulf — beide hochgepuscht.

Dragon und Chaparral sind halt schon sehtr gut gelaufen. BMP Munai könnte bald übernommen werden. Nelson ist eigentlich recht solid. Canargo, irr volatil und nicht ganz durchsachaubar für mich. Hab mich aber nicht so beschäftigt mit den Werten. Nelson said it has agreed to negotiate with Lukoil Overseas Holding Ltd. The two parties have agreed to negotiate definitive agreements by Oct. Nick Zana, Nelson's CEO and chairman, said his company wants to ensure that minority shareholders are treated as fairly majority investors.

Nelson Resources, a former Canadian gold miner, established its presence in the Kazakhstan oil sector in Its management team, made up of both international and Kazakh executives, has extensive experience in the Asian country's sometimes volatile operating environment.

Nelson is just the latest Canada-related firm to attract interest from big Asian firms. Natural gas giant EnCana Corp. ECA] announced the final major piece in its international divestiture program on Sept. Eine Frage ergibt sich: Was in dem Gebiet abgeht, ist ein Wahnsinn.

One of the chief concerns in the market was a statement by Moscow-based Lukoil claiming that it had the right of first refusal to buy PetroKazakhstan out of its stake in a joint venture called Turgai Petroleum.

Lukoil said it offered ''to hold negotiations'' about the Turgai ownership issue, but PetroKazkhstan ''did not consider itself bound'' by the agreement.





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